DAWID ŁAPCZYŃSKI

INFORMATYKA, II STOPIEŃ STUDIÓW STACJONARNYCH

Zadanie 1.1 Napięcie progowe diody.

Napięcie progowe diody U

TO

jest wartością powyżej której dioda spolaryzowana w kierunku

przewodzenia przewodzi prąd. Na wykresie wartość napięcia progowego odczytujemy w miejscu
przecięcia się stycznej do wykresu z osią OX układu współrzędnych.

Dioda D1N4002

Zakładam, że prąd przewodzenia diody w punkcie pracy wynosi 45 mA. Wyznaczam wartość
napięcia progowego U

(TO)

za pomocą metody stycznej.

Charakterystyka diody

. Fragment charakterystyki diody D1N4002, wyznaczenie napięcia progowego

Napięcie progowe U

(TO)

= 715.6 mV, dla diody D1N4002 w warunkach pokojowych.

Wyznaczenie wartości prądu przewodzenia I

F

dla napięcia U

F

=500 mV.

Zbliżając kursor do wartości 500 mV na wykresie, odczytuję z okienka Probe Cursor wartość
napięcia. Natrafiając na szukaną wartość odczytuje odpowiadające jej I

F

(obok).

Dla U

F

=500 mV, I

F

=241.658 μA.

Przeprowadzam podobne postępowanie dla diod D1N4148 oraz D1N914.

Zestawienie wyników

Dioda

D1N4002

D1N4148

D1N914

Napięcie progowe U

(TO)

[mV] 715.6

735.431

816.4

I(U

F

=500 mv) [μA] 241.658

110.223

1.1015

Spostrzeżenia i wnioski: Z trzech badanych diod, najmniejszą wartość napięcia progowego posiada
dioda D1N4002. Oznacza to, że przykładając nieduże napięcie (ok. 715 mV) dioda zaczyna
przewodzić prąd. Jednocześnie prąd ten (prąd przewodzenia) jest największy z odpowiadających
mu wartości prądów przewodzenia dla pozostałych diod. Rozbieżność poszczególnych wartości dla
danych diod jest duża, co daje spory wachlarz możliwości przy wyborze diody w zależności od
potrzeby.

Zadanie 1.2

Rezystancja diody.

Rezystancja statyczna diody (R) w dowolnym punkcie wykresu - to kąt nachylenia linii łączącej
początek układu współrzędnych z wybranym punktem na charakterystyce.

Wyznaczana jest wzorem R=

U

0

I

0

, a wyrażana w omach (Ω)

Wyznaczam rezystancje statyczną dla diody D1N4002.

Dla napięcia U

F

= 900 mV wartość prądu wynosi I

F

= 439.041 mA.

Rezystancja statyczna wynosi zatem R=

U

F

∗

10

−

3

I

F

∗

10

−

3

=

900

439.041

=

2.05 Ω

Podobne obliczenia wykonuję dla napięć 500 mV, oraz U

(TO)

. Obliczenia powtarzam dla diod

D1N4148 oraz D1N914.

Dioda

D1N4002

D1N4148

D1N914

U

F

[mV]

900

500

715.6

900

500

735.431

900

500

816.4

I

F

[mA]

439.041

0.241658

16.007

91.133

0.110223

12.463

2.3513

0.0011015

0.353740

R [Ω]

2.05

2069

44.7

9,87

4536,258

59.009

382.767 453.926[kΩ] 2307.91

Spostrzeżenia i wnioski: Wraz ze wzrostem napięcia, rośnie prąd przewodzenia diody, natomiast rezystancja
statyczna spada. Spadek ten jest znaczący - wartości spadają o jeden rząd jednostki ( dla diody D1N4002
spadek z 2 kΩ dla U

F

=500mV do 2Ω dla U

F

=900mV; dla diody D1N914 spadek z ok 450 kΩ to ok 400 Ω

odpowiednio)

Zadanie 2. Dioda spolaryzowana w kierunku wstecznym - wyznaczanie wartości przebicia napięcia
U

BR

oraz rezystancji statycznych.

Napięcie przebicia diody (U

BR

) jest to wartość napięcia, poniżej której następuje gwałtowny wzrost

prądu (obszar przebicia). Diody nie są przystosowane do pracy w tym obszarze i ulegają
zniszczeniu. Napięcie przebicia wyznacza się podobnie jak napięcie progowe, wyznaczając punkt
przecięcia stycznej do obszaru przebicia z osią OX).

Przyjmuje się wartość dopuszczalną (napięcie wsteczne U

RPM

) poniżej której nie wolno zejść. Jest to

0.8 część napięcia przebicia.

Napięcie przebicia wyznaczam podobnie jak napięcie progowe - metoda stycznej.

Napięcie dopuszczalne dla diody nie może przekroczyć 0.8 * U

BR

.

. Fragment charakterystyki diody D1N4002, wyznaczenie napięcia przebicia

Dioda

D1N4002

D1N4148

D1N914

U

BR

[V]

-100.048

-100,163

-100,225

U

RPM

[V]

-80,04

-80,13

-80,18

U

R

[V]

-100.048

-99

-100.163

-99

-100,225

-99

I

R

[A]

-0,606171

-14,57*10^-9

-0,029292

-11,82*10^-9

-0,239187

-0,51021*10^-9

R [Ω]

165,05

6,79 [GΩ]

3,419 [kΩ]

8,375 [GΩ]

419,023

194,038 [GΩ]

Spostrzeżenia i wnioski: Dla wszystkich badanych diod napięcie przebicia U

BR

znajduje się na

podobnym poziomie (ok. - 100V). Konsekwencją tego jest również podobna wartość napięcia
dopuszczalnego (ok. -80V). Różnice pojawiają sie natomiast w wartościach rezystancji statycznych
wyznaczonych dla napięć przebicia oraz napięć przykładowych (-99V). Dla tych pierwszych
rozrzut jest od 165 Ω do 3419 kΩ (ok. 30 razy więcej), natomiast przy napięciu -99 V wartości
rezystancji dla różnych diod są od ponad 6 GΩ do ok 200 GΩ. Warto także zauważyć, że dla
pojedyńczej diody, zmieniając napięcie o 1 V (podnosząc z ok. -100V do -99) rezystancja wzrasta
dla niektórych diod o prawie 2 rzędy jednostek (z 165 Ω do prawie 7 GΩ). Taki gigantyczny opór
wskazuje, że dioda w tym miejscu praktycznie nie przewodzi.

Zadanie 3. Dioda Zenera

Dioda Zenera - odmiana diody, której głównym przeznaczeniem jest blokowanie lub ograniczanie
napięć. Wykorzystuje ona własność złącza p-n, która w zastosowaniu dla zwykłych diod jest
szkodliwa - przekroczenie maksymalnego napięcia wstecznego, przy którym prąd bardzo szybko
wzrasta. Napięcie to w przypadku diod Zenera nazywane jest napięciem Zenera U

Z

.

Napięcie Zenera diody D1N750 - wyznaczane podobnie jak napięcie przebicia dla diod
konwekcjonalnych.

Wynosi ono U

Z

= -4.8177 V, przy czym wartość katalogowa napięcia Zenera diody D1N750 wynosi

- 4.7 V.

Dla U=5V, prąd I = 16.113 A

Fragment charakterystyki diody Zenera, wyznaczenie napięcia Zenera

Spostrzeżenia i wnioski: Wartość napięcia Zenera wyznaczona metodą stycznej, jest większa niż
wartość katalogowa o ok. 0.1 V. Może to być spowodowane przyjęciem w katalogu
bezpieczniejszej - mniejszej wartości. Spostrzec można także, że w przypadku diody Zenera,
napięcie Zenera będące odpowiednikiem napięcia przebicia dla zwykłych diod, jest o wiele niższe
(U

Z

=-4.7V, U

BR

=-100V).

3.1.1. Rezystancja dynamiczna diody Zenera - obliczana ze wzoru r

Z

=

ΔU

R

Δ I

R

Dla diody Zenera ważnym parametrem jest podawana dla konkretnej wartości prądu I

Z

i określonej

temperatury rezystancja dynamiczna diody.

U

R1

= -4.9421 V ; I

R1

= -431.707 mA

U

R2

= -4.9287 V ; I

R2

= -394.268 mA

r

Z

=

0,0134

37,439∗10

−

3

=

0,358 Ω

3.1.1a Charakterystyka zależności rezystancji dynamicznej od napięcia

Wartość rezystancji dynamicznej dla napięcia -4.75 V wynosi 1.1620 Ω.

Obliczenie temperaturowego współczynnika napięcia diody Zenera D1N750:

Za pomocą Toggle Cursor wyznaczam różnicę między charakterystykami dla skrajnych wartości
temperatury dla prądu I = -200mA. α

UZ

=22.963mV

Dla temperatur różniących się o 100

0

C wartość prądu równą ok 200mA uzyskujemy dla napięć

różniących się o ok. 23 mV